T S I S A M E RV E N O S
SIST NERV
TEMA VOSO FISIOLOGIA DEL SISTEMA NERVOSO
CONTROLLI E STIMOLI
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Il mantenimento dell’omeostasi prevede la regolazione di diverse attività fisiologiche, per questo le condizioni interne ed esterne al corpo devono essere tenute sotto controllo in modo da poter integrare le informazioni che ne derivano ed elaborare un’adeguata risposta. L’integrazione è effettuata tramite stimoli chimici ed impulsi nervosi. Il controllo endocrino è attuato dal sistema endocrino tramite stimoli chimici rappresentati dagli ormoni, specifiche molecole segnale del sistema endocrino, che interagiscono con i recettori delle cellule alterandone la struttura chimica provocando una risposta adeguata allo stimolo. Il processo endocrino è piuttosto lento ma agisce a lungo.
Il controllo nervoso è operato dal sistema nervoso per mezzo di cellule nervose, che si servono di stimoli elettrici per condurre le informazioni, ma che per passarle ad altre cellule liberano specifiche molecole, i neurotrasmettitori, che vengono rilasciati nelle vicinanze delle rispettive cellule bersaglio. La trasmissione è più rapida.
Il controllo neuroendocrino avviene grazie alla cooperazione di sistema nervoso ed endocrino, sistema neuroendocrino, tramite particolari cellule nervose, le neurosecretrici, che rilasciano le proprie molecole segnale, i neurormoni, nei vasi sanguigni attraverso cui raggiungeranno i propri tessuti bersaglio.
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IL TESSUTO NERVOSO
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Il tessuto nervoso è costituito principalmente da neuroni e cellule gliali. I neuroni trasmettono le informazioni da una parte all’altro del corpo, si distinguono in:
Ogni neurone è formato da: Corpo cellulare, sede del nucleo e dei principali organuli;
Neuroni sensoriali, che ricevono le informazioni sensoriali e le trasmettono al sistema nervoso centrale;
Assone, un lungo filamento;
Internuroni, che trasmettono i segnali nel sistema nervoso centrale;
Cono di emergenza, zona specifica nella quale ha inizio l’impulso;
Neuroni motori, che trasmettono gli impulsi dal sistema nervoso centrale agli organi effettori.
Terminazione assonica o bottone sinaptico, collocate alla fine di ramificazioni all’estremità dell’assone.
Dendriti, estensioni corte e filamentose;
Le cellule gliali circondano i neuroni fornendo nutrimento, smaltimento dei rifiuti metabolici, accelerazione della conduzione dell’impulso, sostegno, isolamento e protezione. Sono classificate in: Astrociti, forniscono sostegno ai neuroni e li separano dai vasi sanguigni; Oligodendrociti, a livello centrale, e cellule di Schwann, a livello periferico, Le varie cellule che formano la guaina sono intervallate regolarmente da zone scoperte, i nodi di Ranvier. 7
POTENZIALE ELETTRICO
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La conduzione nervosa è associata a fenomeni elettrici. La differenza di carica elettrica tra una regione positiva e una negativa è detta potenziale elettrico, che è una forma di energia potenziale. L’interno di un neurone, rispetto all’esterno, presenta una carica negativa di circa -70 millivolt, questo è il potenziale di riposo della membrana.
Il potenziale elettrico dell’assone dipende dalle concentrazioni ioniche, in particolare di K+ ed Na+, interne ed esterne alla membrana. In condizioni di riposo all’interno la concentrazione di K+ è superiore di circa 30 volte rispetto all’esterno e quella di Na+ 10 volte minore. La distribuzione dipende da gradiente di concentrazione, attrazione elettrica e proprietà della membrana.
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A causa del suo doppio strato fosfolipidico, la membrana è impermeabile a ioni e molecole polari, il cui passaggio può avvenire solo tramite proteine integrali, che possono costituire: - Canali di fuga, attraverso cui le particelle passano per diffusione; - Canali a controllo di potenziale o di selezione, che sono voltaggiodipendenti, per cui apertura e chiusura dipendono dalle variazioni di potenziale elettrico, quelle di sodio e potassio, a riposo, sono sempre chiuse; - Pompa sodio-potassio, perennemente attiva, che permette, grazie al consumo di una molecola di ATP, lo scambio tra tre ioni di sodio, che escono, e due ioni di potassio, che entrano.
Il mantenimento del potenziale di riposo si basa sull’equilbrio tra la tendenza ad uscire, secondo gradiente, e rimanere fuori dalla membrana degli ioni K+ e l’attrazione su di essi esercitata dalle molecole cariche negativamente che, a causa dell’impermeabilità della membrana non possono fuoriuscire. Quindi, in condizioni di riposo, all’interno della membrana, c’è una leggera prevalenza della carica negativa, che la rende polarizzata.
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POTENZIALE D’AZIONE
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Se l’assone è percorso da uno stimolo, si verifica una brevissima inversione di polarità, ovvero il potenziale d’azione, che è l’impulso nervoso che procede lungo la membrana. Il processo avviene secondo due fasi:
1. Depolarizzazione: quando la membrana dell’assone è stimolata, nel sito coinvolto, si aprono i canali del sodio e gli ioni Na+ entrano, secondo gradiente e attratti dalla carica negativa. Tale immissione di ioni positivi inverte la polarità della membrana producendo il potenziale d’azione, che corrisponde a circa +40mV. In meno di un millisecondo i canali si chiudono.
2. Ripolarizzazione: nel medesimo sito si aprono i canali del potassio e gli ioni K+ fuoriescono, ciò bilancia l’inversione di polarità e il potenziale si abbassa, producendo una fase post-iperpolarizzante in cui il potenziale arriva a -80mV. I canali si chiudono e grazie alla pompa sodiopotassio il potenziale di riposo è ripristinato a -70mV.
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PROPAGAZIONE DELL’IMPULSO
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1. Quando il potenziale d’azione raggiunge i +40mV, gli ioni carichi positivamente passano alla regione adiacente, che, ancora negativa, viene parzialmente depolarizzata, arrivando a un potenziale di -50mV, valore chiamato soglia. 2. Vengono aperti i canali del sodio a controllo di potenziale ed entrano gli ioni Na+. 3. Si depolarizza la successiva area adiacente e il processo si ripete per tutta la membrana, rendendola in grado di trasmettere l’impulso per grandi distanze senza che perda la sua intensità. 4. Il segmento precedente il potenziale d’azione ha un breve periodo refrattario, durante il quale la membrana risulta iperpolarizzata a causa di un eccesso di cariche positive al suo esterno per il quale i canali del sodio non possono aprirsi, costringendo l’impulso a muoversi in un’unica direzione.
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FREQUENZA E VELOCITA’
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Uno stimolo per avviare il valore del potenziale d’azione deve essere abbastanza forte ma la sua intensità non ne varia il valore bensì la frequenza. La velocità di propagazione, invece, cambia in base a: -
Dimesione dell’assone; presenza della guaina mielinica: nelle fibre mieliniche è maggiore;
-
Freddo e pressione, che la riducono.
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SINAPSI
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I segnali vengono trasmessi dai neuroni tramite giunzioni dette sinapsi, esistono: Sinapsi elettriche, in cui il segnale si trasmette senza interruzioni e con la stessa frequenza. Sinapsi chimiche, in cui attraverso lo spazio sinaptico dalla cellula presinaptica il messaggio si trasmette, tramite i neurotrasmettitori, il cui numero varia l’intensità del segnale, ai recettori della cellula postsinaptica. 19
NEUROTRASMETTITORI
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I neurotrasmettitori sono sintetizzati nei neuroni e impacchettati in vescicole nelle terminazioni assoniche. L’arrivo del potenziale di azione apre i canali a controllo di potenziale del Calcio, che permettono l’accesso degli ioni Ca2+, grazie ai quali le vescicole contenenti i neurotrasmettitori si fondono con la membrana e questi vengono rilasciati nello spazio sinaptico. Dunque, si legano a specifici recettori che attivano i canali a controllo di potenziale di Sodio e la depolarizzazione della membrana postsinaptica. Conclusa la trasmissione, i neurotrasmettitori sono allontanati o distrutti da specifici enzimi o dalle cellule gliali, spesso però sono riassorbiti dalle terminazioni presinaptiche per essere riutilizzati tramite la ricaptazione.
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ECCITATORI E INIBITORI Una sinapsi è eccitatoria se i suoi neurotrasmettitori inducono l’apertura dei canali del sodio della cellula postsinaptica (effetto eccitatorio); se, viceversa, impedisce l’apertura del canali del sodio o favorisce quella di altri canali (effetto inibitorio), con una conseguente iperpolarizzazione, è inibitoria. Ogni neurone è in contatto con circa altri 50-100000 neuroni, ricevendo contemporaneamente migliaia di impulsi, la cui elaborazione e integrazione, grazie al fenomeno di sommazione, fornisce l’informazione.
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CATEGORIE DI NEUROTRASMETTITORI I neurotrasmettitori possono essere suddivisi in: Amminoacidi: sono i più diffusi nel cervello, comprendono il GABA, inibitorio, e l’acido glutammico, eccitatorio; Ammine biogene: includono serotonina, implicata in regolazioni a livello periferico ma soprattuto centrale e responsabile di ansia, sonno-veglia e temperatura corporea, e catecolammine (dopamina, adrenalina e noradrenalina), mediatrici del cervello emozionale, coinvolte in manifestazioni comportamentali, processi cognitivi ed emozioni. La dopamina è essenziale per l’equilibrio psichico; la noradrenalina è alla base delle reazioni a situazioni d’emergenza e stress, producendo attivazione cerebrale, è anche un ormone.
Neuropeptidi: comprendono encefaline, endorfine, sostanza P, neurotensina e altre. Sono complesse molecole proteiche, rilasciate anche da intestino, cuore e pancreas, coinvolte nel controllo di funzioni psicologiche e comportamenti complessi. Le endorfine, prodotte specialmente dall’ipofisi hanno funzione analgesica, sono concentrate nel midollo spinale, cui sono condotti gli stimoli dolorifici, ma anche nelle zone cerebrali che presiedono ad umore ed emozione, poiché sono responsabili del benessere in situazioni di piacere. Neurotrasmettitori gassosi: ossido nitrico (NO) e monossido di carbonio (CO), grazie alla loro natura gassosa, diffondono a grandi distanze e senza recettori.
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SOSTANZE PSICOATTIVE Numerose sostanze interagiscono con l’attività dei neurotrasmettitori, potenziandoli, inibendoli o sostituendosi ad essi: sono le SOSTANZE PSICOATTIVE O DROGHE La tolleranza è la necessità di ingerirne dosi sempre crescenti per ottenere effetti che prima si raggiungevano con quantità inferiori. Segue l’assuefazione, che consiste
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nell’abituarsi agli effetti piacevoli e nel desiderio di ripeterli. L’uso prolungato causa dipendenza, cioè bisogno continuo e difficoltà a smettere di assumerle. L’improvvisa riduzione dei livelli della sostanza nel sangue può essere accompagnata da sintomi di astinenza, psichica e fisica. Un assunzione eccessiva può portare all’overdose, ovvero coma e spesso morte.
Sui recettori per la noradrenalina agiscono caffeina, nicotina e amfetamine, che stimolano l’attività del cervello imitando i neurotrasmettitori eccitatori. Le sostanze allucinogene stimolano la produzione di serotonina. La produzione dell’acido glutammico
è bloccata dalla ketamina ed esso è inibito da hashish e marijuana, che hanno anche funzione analgesica. L’alcol inibisce le sinapsi centrali, potenziando la produzione di GABA. Morfina ed eroina si combinano ai recettori delle endorfine, alleviando il dolore, e ne riducono la produzione.
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MALATTIE NEUROLOGICHE L’epilessia o sindrome epilettica è causata da un “corto circuito”, ovvero una scarica elettrica eccessiva, tra neuroni, che genera crisi epilettiche, generalmente causate da fotosensibilità. Principalmente è di tipo secondario, cioè dovuta ad una causa organica che danneggia il cervello, mentre quella idiopatica è determinata dal gene Gabra.
La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) o malattia di Gehrig colpisce i neuroni motori, portando a paralisi totale e, dopo 3-5 anni, morte, per blocco circolatorio e respiratorio. Le cause devono ancora essere accertate ma sembrano essere implicati un gene difettoso (SOD1) o un eccesso di glutammato.
La sclerosi multipla attacca le guaine mieliniche, che vengono degradate e sostituite da placche, provocando difficoltà nelle trasmissioni e, quindi, paralisi. Probabilmente è scatenata da fattori genetici e ambientali, le cure prevedono antinfiammatori e immunomodulanti.
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MALATTIE LEGATE AI NEUROTRASMETTITORI Gli psicofarmaci modificano stato d’animo e comportamenti interagendo chimicamente con l’encefalo. Sono utilizzati nella cura di patologie che coinvolgono i neurotrasmettitori. L’ansia è lo stato di pre-allarme che si manifesta con sensazioni fisiche e psichiche, predisponendo l’organismo ad affrontare una situazione difficile. Diventa patologica quando si verifica senza alcun impulso o quando è così forte da ridurre le capacità di risposta, e va curata con ansiolitici che potenziano il GABA, inibendo i neuroni.
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La depressione, causata da una scarsa produzione di amminobiogene, è trattata con antidepressivi, ovvero inibitori o della ricaptazione di noradrenalita (triciclici, TCA), e di serotonina (SSRI), o della moammminossidasi (IMAO), enzimi che smaltiscono i neurotrasmettitori. Un eccesso di dopamina può portare alla schizofrenia, che causa disturbi del comportamento e dell’umore, allucinazioni ed estraniamento. Esistono una forma acuta provoca anche attacchi violenti improvvisi e una forma cronica, caratterizzata da isolamento, disinteresse e sospettosità. I farmaci principali sono i neurolettici, sostanze antipsicotiche che occupano i recettori della dopamina.
La malattia di Parkinson si manifesta solitamente dopo i 60 anni con rigidità muscolare, che causa acinesia, debolezza e tremore. Sorge da un’insufficienza di dopamina dovuta a un calo di neuroni dopaminergici coinvolti nella regolazione del movimento. I sintomi vengono alleviati dal levodopa (L-Dopa), sostanza che alcuni neuroni trasformano in dopamina, dopaminoagonisti, che imitano la dopamina, e rasalgina, un antiossidante. 29
SIST NERV
TEMA VOSO SISTEMA PERIFERICO ANATOMIA DEL SISTEMA NERVOSO CENTRALE
ENCEFALO
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Il sistema nervoso si divide in centrale (SNC) e periferico (SNP). Il tessuto dell’SN all’interno del cranio si chiama encefalo mentre quello all’interno della colonna vertebrale midollo spinale.
ENCEFALO (SNC) CERVELLO
TRONCO CEREBRALE
CERVELLETTO
SISTEMA NERVOSO PERIFERICO
VIE MOTORIE
VIE SENSORIALI
SNC-organi (organi effettori)
Organi-SNC
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CORPI CELLULARI DI NEURONI RAGGRUPPATI
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GANGLI nell’SNP
NUCLEI nell’SNC
FASCI DI ASSONI NERVI - nell’SNP
TRATTI - nell’SNC
Cranici se connessi all’encefalo (12 paia)
Spinali se connessi al midollo (31 paia) Nel midollo spinale i neuroni sensoriali, interneuroni e motori sono connessi tra loro da ARCHI RIFLESSI, circuiti neuronali che reagiscono rapidamente agli stimoli esterni
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SOMATICO
AUTONOMO 36
IL SISTEMA NERVOSO POSSIEDE DUE CAMPI DI CONTROLLO: - SOMATICO, riguardo alle azioni volontarie ordinate dal cervello, come l’attività dei muscoli scheletrici. - AUTONOMO, azioni involontarie necessarie, come l’attività endocrina. Il sistema nervoso autonomo si divide in simpatico e parasimpatico. Quest’ultimo è attivo nelle attività di recupero, specialmente nella digestione rallentando la reattività dell’organismo. Quello simpatico invece è attivo quando è “emozionalmente” stimolato.
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